掺膨胀剂水泥和微膨胀水泥的应用

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摘 要 ：膨 胀 剂 加

入

到 各 品 种 水 泥 中去

，

对水 泥 产生 作用

。

，

而微

工

膨 胀 水 泥 在 生 产 过 程 中就 采 用

程上

，

了 高铝 水 泥 配 方 生 产

，

它们 对水 泥 的物 理 性 能影响 是

不 同类型的

工

各 有不 同的

在不 同类 型 的

可 以 根 据 两 种 不 同 膨胀 性

质的 水 泥

，

灵活运 用于

程 中

。

关 键 词 ： 膨 胀 剂 ；水 泥

；工

程

；

应用

．

中图分 类号

：T

Q

l 72 736 T

．

Q

l72 74

文 献 编 识 码 ：B 文 章 编 号 ： 1 0 0 3

—

8965

(2 0 0 8 )0 3

—

0037

—

04

水 泥 作 为基 本建设 中的 重 要 材 料之

是 不 可 替代 的

。 ，

一

，

其作用

普 通 硅 酸盐 水泥 所 配 制 的混凝 土 常 因 水 泥 石

，

在 建设 工 程 中 混凝 土 构件 制品 采

、

干 缩 而 开 裂 不 但 整 体性破 坏 抗 渗性 降低 而 且 易

，

，

，

用 的绝 大部 分水泥 是 硅 酸 盐 水泥

、

普通 硅酸盐水

、

使 外 界 侵 蚀 性介 质 深 入 内部 直 接 接 触 钢 筋 造 成

，

，

泥 火 山灰 质 硅 酸盐 水 泥 粉煤灰 硅 酸盐 水 泥 复 合

、

腐蚀 在浇注 装配 式 构件 的接 头 或 是 建筑 物 之 间 的

。

硅 酸盐 水 泥 等 5 大 品 种 水 泥 上 述 5 大 品 种 水 泥 所

。

连 接 处 以及 填塞 孔 洞 修 补 缝 隙 时 由于 水 泥 的 干

、

，

制成 的 各种 类型 混 凝 土 构 件 在 产 生 强 度 后 往 往 由

，

缩 也 不 能达到 预 期 的 效 果

， ， ，

。

当 用具 有 膨 胀性 的 水

一

于 水份 的挥 发 温 度 效应 或水 泥 特性 使 构 件产 生

、

，

泥 时 在硬 化过程 中 能产 生

定 数值 的膨 胀 其 膨

， 。

收缩 裂 纹 或 外 力作 用 使 构 件 产 生 裂 缝 影 响构 件 的

，

胀值 较大 的就 可 以用 作 应 力水 泥

由于 钢 筋 和 混 凝 土 之 间 有

， ，

一

在膨胀过程 中

，

安全使用

Ⅱ

，

。

为弥 补 上 述 品 种 水 泥 所 造 成 的 不 利 影

，

定 的握裹 力或膨胀时

向 我 们 视 工 程 的 不 同 情况 使 用 了 掺膨 胀 剂水 泥

。

受 约束 即 使经 过 干 缩 但还 不 能使膨 胀 的尺 寸 全

和 微膨 胀水 泥

部抵消 尚有

， ，

一

定 的剩余膨 胀 不 但 能减轻开 裂 现

，

象 而 且 其具 有 的微膨 胀 性是 修补水泥 构件 的最 佳 材料

。

这 类水 泥 在 水 化 过 程 中 有 相 当

，

一

部 分 的能量

般膨胀能越

，

用 于 膨胀 转变成所谓 的 膨胀 能

、

“

”

一

。

掺膨胀 剂水 泥 用 膨 胀 剂配 制 的 水 泥 它能使

：

，

高 可 能达 到 的膨 胀值越 大 膨胀 的 发 展 规律 通 常

， 。

混 凝 土 ( 或 纯 浆 )在水 化 过 程 中产 生

，

一

定 的体积膨

。

也 是 早

期较 快 以后 渐趋缓 慢 逐 渐稳定

，

，

，

在到达

“

“

胀 并 在 有 约 束 条 件 下 产 生 适 宜 自应 力 的 水 泥 微膨胀 水 泥 由水 泥 高 铝 水 泥 和 石 膏按

：

、

膨 胀 稳定 期 后 膨 胀基 本停止 另 外 在 没 有 受 到

， 。

，

一

”

一

定

任何 限制 的 条件下 所 产 生 的膨 胀

，

般称 为 自由

、

比 例 共 同 粉磨 或 分 别粉 磨 再 经 混 匀 而 成 它 能 使 混

，

膨胀

三

”

，

此 时 不 产 生 自卫

“

、

应 力 当受 到单 向 双 向或

。

”

凝 土 ( 或 纯 浆 ) 在 水 化 过 程 中产 生

一

定 的体 积 膨 胀

。

，

向 限制时 则称 为 限制膨 胀

，

，

，

这 时 才 有 自应 力

。

并 在 有 约 束 条件 下 产 生 适 宜 应 力 的 水 泥

产 生 而 且 限 制 越 大 自应 力 值 越 高

，

37

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新型 建 舸与 胞 工 技木

表 1 微膨 胀 水 泥 标 号 水灰 比 膨胀 率 强 度 之 关 系

、

、

、

表 2 铝 粉膨 胀剂 水泥 掺量 水 灰 比 膨胀 率 强 度关 系

、 、 、

范 标； 试 验 几 个主 要 指标 关 系如 表 1 隹

、

，

。

本人 配 制 的铝 粉膨胀 剂水泥

2007

，

于 2004 年至

、

年在 阳茂高速 国 道

、 、

207

线高州至 化 州段 全

本人 参与 了 2006 年茂南 区 几 大项 目

、

一

区 自

市各县 通 镇 工 程

使用

。

水 毁工 程等数 10 项桥梁工 程 上

、

来 水 厂 大 型 贮 水 池 防渗工 程 小 东 江 大坝 浇注 工 程

所 配 制 的铝 粉膨 胀 剂水 泥 取 纯 水 泥 按规范

，

等 与 茂 名 市油 城 牌水 泥 有 限 公 司 研 制成 功 微 膨 胀

，

标准试 验 获取 的主 要 指标如 表 2

、

。

水泥 已成 功地 用于 上 述 工 程 微膨胀水泥 指标按 规

。

从 表 1 表 2 的数据指标对 比 水灰 比对 这 两

，

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种膨胀水 泥 影 口 是 相 同 的 但微膨 胀 水 泥 在膨 胀率 向

，

微膨胀水泥 中 高铝水泥 的份量 越 多 其膨胀

，

，

和 强 度 方面 的 变 化 就 没 有 铝 粉 膨 胀 剂 水 泥 明 显 随

，

量 和 膨胀速度 均 越 高 硅 酸盐 水 泥 作 为 微 膨 胀 水 泥

。

着 水灰 比加 大到 O 5 1 时

．

，

如果打 用铝 粉膨胀剂时

．

中的强 度成 份 当然标号 越 高越 好 最 好采 用 高标

， ，

要 特 别 注 意 的 铝 粉 掺 量 ( 以 水 泥 计 )超 过 0 1 ‰ 时

。

，

，

号 水 泥 熟 料 特 别 是 含 铝 酸 三 钙 较 高 的 水 泥 熟 料磨

，

强 度下 降 非常 明显 对 于 填 充 或修 补 需 要 强 度控 制

制而 成 的水泥 另 外加 入 的 二 水 石 膏既可 起调 节凝

。

指 标 时 ，0 1 ‰ 的 掺 量 是 不 允 许 的 。

．

由此 我们 可 以

，

结 时 间 也 可 加 快膨 胀 速 度 的作 用 应

该 注 意 的是

，

。

，

，

根 据 它们 所 呈 现 出 的 物 理 特 征 针 对 不 同 类 型

，

的工

微膨 胀水 泥 各组 份应 该 通 过 几 个初步 配 合 比 分 别 制作试 块 经 过 实 际 测 定 反 复调 正 然 后 求 出 比 较

，

程 应 用 项 目和 类别 采 用 不 同 的膨 胀 方法

，

一

。

般来

，

，

说

，

工

程 上 采 用 膨 胀 的 目 的 主 要 是 补偿 收缩 混凝

，

、

符 合 要 求 的 配 合 比 例 经 本人 与 茂 名市油 城 牌水 泥

。

土 填 充用 膨胀 混凝 土

，

自应 力 混 凝 土

。

有 限公 司 研 制 的微 膨胀 水 泥

，

其 大 致 配 比 如 下 ：硅

～

酸盐 水泥 7 0 ％

石膏 14 ％

-

-

75％

。

；

高铝 水泥 12 ％

13 ％

：二

水

17 ％

水泥 中二 氧 化 硫和 三 氧 化 二 铝 含

～

量 分别控制在 6 5 ％

．

7 5 ％ 和 11％

．

～

13 ％ 的 范 围

～

水 泥 的膨 胀 在含 有 钢 筋 的 构 件 中 膨 胀 也 要

， ，

内

。

视 水 灰 比 不 同 自 由膨 胀 率 可 达 1 ％ 3 ％

，

。

求 靠 握 裹 力 和 高 的 强 度 将 膨 胀 能传 递 给 钢 筋 只 有

。

( 2 )水 灰 比 控 制 在 满 足 施 工 的 条件 下

，

，

强 度 没 有 膨 胀 不 产 生 膨 胀 能 ；只 有 膨 胀 没 有 相 当

，

，

水灰 比应 尽 可 能地 小

，

。

的强 度 也 不 会有足够 的膨胀能来张拉钢筋

，

。

所以

从 实验 数据 可 知 不 论 在何 种 情 况 下 水 灰 比 越 大

，

膨胀是 前 提 强 度是保证 缺

，

一

，

不可

。

膨 胀 率小 强 度 越 低

，

。

对 于 铝 粉膨 胀 剂水 泥 尤其 明

．

对 于 铝 粉膨 胀剂水泥 由于 铝 粉水 解 产 生 铝 离

，

显

。

水 灰 比 如 果 大 于 O 5 以 上 ，其 2 8 天 抗 压 强 度 甚

一

子 会 与 水 中的氢氧 离子 结 合 生 成 氢氧 化 铝 絮状 物

，

至 只 是 原 来水 泥 等级 的

0 0 5 ％0

．

半 强 度 当膨 胀 剂 掺量 为

。

，

与水 泥 中的氧 化 铝 结 合 产 生 复 杂成份 的铝 胶 其 在

，

，

水灰 比 0 5 1 时 根 本没 有膨胀 作 用 水 泥

．

，

水 化过 程 中 产 生 膨胀 致 使水泥 构件体 积 膨 胀

，

、

。

如

强 度也 不 能够充 分 发挥

。

果 水灰 比 铝 粉 掺量 控 制不 当 其产 生 的 强 度 明 显

，

微膨 胀水 泥 对于 水灰 比 来说

，

，

水灰 比增加 虽

，

一

下 降 ，膨 胀 过 小 或 过 大 。

一

般情况 下 铝 粉膨胀剂水

， ，

然 强 度 不 大 但 对 膨 胀 率影 响 也 比 较 明 显 。

，

， ，

般来

泥 不 适 宜 进 行 大体 积 浇注 构 筑 物 使 用 水 泥 量 多的

工

说 水灰 比 大 混 凝 土 的 强 度 低 水 泥 石 的 孔 隙率

大 对 提 高 水泥 制 品 的 强 度 不 利

， ， 。

程

。

微 膨 胀水 泥 在生 产 过程

中 其 主 要 作膨 胀 剂

， ， ，

因 此 严 格控制 水

，

成份 的高铝 水泥 是在水泥 生 产过程 中 经 过调 整 生产 配 方 有 目 的地 提 高水 泥 中的铝 酸钙和 二 铝 酸

，

灰 比 也 是 保 证 水 泥 强 度 的 必 要 条件

，

．

。

值 得 注 意 的 是 采 用 3 2 5 等 级 的 水 泥 厂 家往

，

钙 这 两 者 与 石 膏遇 水 化 合 后 生 成 钙 矾 石 硅 酸 盐

，

，

。

往 将原 来 应 是 火 山灰 质 硅 酸 盐 水 泥 的 品 种 标 称 为

，

水泥 是 作 为 强度成 份

，

。

水 化 过 程 中所 生 成 的 钙 矾

， 。

普 通 硅 酸盐 水 泥 品 种 以 求得 经 济利润 最 大化

，

，

。

当

石 在 开 始 时 填 塞 水 泥 石 内部 孔 隙 强 度 有 所 增 长

，

，

，

我 们 按 普通 硅 酸盐 水泥 使 用 时 采 用 正 常 水 灰 比 配 制 设 计 混 凝 土 (砂 浆 )坍 落 度 (流 动 度 )达 不 到 要

，

随着 水 化 的 继 续 钙 矾 石 数量 增 多 尺 寸 增 大 就 会

产 生 膨 胀 削 弱 和 破 坏水 泥 石 的结构 增 进 强 度 并

， ，

求 影 响施 工 操作 如 果我 们 满 足 了

，

，

一

定 的坍 落 度

阻碍 膨 胀 。 具 有膨 胀 性 的 水 泥 要 求其 有较 高 的 膨

，

或流动 度 往 往 由于 水 灰 比 的增 大 致 使 强 度 明 显

，

，

胀率 又 要 有足 够 强 度

， ，

。

降低

。

这 是 在 实际 操作 中 选 用 水 泥 品 种时 特别需

， ，

通 过 以上 分 析 我们 在 配 制措 施 的控 制 方面 要 注 意如 下 几 点

：

要 注 意 的 问题 应 尽 量 选 用 知 名 品 牌 或 较 大 型 水 泥 生 产 厂 家的产 品

。

(1 )组 成 材 料 的 配 比

选 择水 灰 比 的原 则 满 足 施 工 条件 水灰 比 尽

：

，

可 能 小 ，同 时 掺 加 的粗 (细 )料也 会 对 水 灰 比 有所 影

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新型建材与旋工技市　

响， 一般 取水 灰 比 为 ０４ ～ ．８ 　 　 １ ０４ 。 （ 养护 方法　 ３） 带膨 胀性 质 的水泥 ， 强 度 能否 得到 保 证与 正　 其 确 的养 护制度 密切相 关 ， 其要 求 比普 通水 泥 更 为严　 格 。 实践证 明 ， 足够 数量 的膨 胀体 产 生 是保 证膨 胀　 率 的前 提 ，要 求膨 胀体 在一 定 强度 形成 前 产生 ， 否　

则 在 混 凝 土 或 砂 浆 处 于 形 成 强 度 后 ， 引 起 混 凝 土　 会 或 浆 体 胀 裂 。 因 此 ， 养 护 过 程 中 ， 度 、 度 的 选　 在 温 湿

提 高 ， 胀后 ， 膨 强度仍 是构 件 的组成 部 分 的项 目。 通　

常采用 微膨 胀水 泥 。 如 ， 础 浇注 、 例 基 大量 使 用骨料　

的混凝 土 以及 钢筋 混凝 土 、预 应 力钢 筋 混凝 土 、 大　 型 设备基 础 二次灌 浆 、 温下 使 用 的应 力钢 筋 混凝　 常

土 压 力管制

造 、 利 大坝 灌缝 修 补等 等 。如 果 采用　 水

纯 浆 或 矿 浆 灌 补 缝 ，建 议 其 压 力 仍 采 用 ０５ ０７ ．～ ． 　

Ｍ Ｐ ； 果 采 用 配 制 混 凝 土 方 式 使 用 的 ， 用 微 膨　 ａ如 使

胀 水泥 于工 程 之前 ，应 根据 工 程性 质 和施 工 条件 ， 　 试 配确 定 配 比 ， 制主 要指 标是 水灰 比 、 胀 率 、 控 膨 抗　 压 强度 。 通过 选择 一 个适 宜 的配 方供工 程使 用 。 　

择也 是 比较重 要 的。 分 的充 分供给 以及 时 间 的长　 水

短等 环 节必须 很 好地 掌握 。 一般情 况 下 ， 护温 度　 养

控 制在 １ 。 ～ ５Ｃ 围 ， 　（ ３ｏ范 ５二 水份 保持 湿 润状 态 。养 护　 温 度取 低 值时 ，养 护期 １ ～ ４天　 养 护 期取 高值　 ０ １ 时 ， 护期 ７ １ 养 ～ ０天 。 　

因 为 微 膨 胀 水 泥 生 产 过 程 中 ， 入 了 二 水 石 膏　 加

应 用　

具 有 膨 胀性 质 的 水泥 ， 自 由膨 胀 时 ， 不 会　 在 并

产 生 自应 力 ， 果 限 制 大 ， 自应 力 越 高 。 配 制 捣　 如 则 若

作 为 凝 结 时 间 调 节 剂 ， 时 作 为 一 个 组 份 参 加 了 水　 同

泥 水 化作 用 ，其 有 些成 份 的膨胀 物 质一

钙矾石， 　

具有 热不 稳定 性 。因此 ， 膨 胀水 泥 不适 宜 用于 大　 微 于 ８ ｕ 温 度 条 件 的环 境 。另 外 在施 工 时 还 应注 意　 ０Ｃ

的 问题是 ： 　 （ ） 粉 膨 胀 剂 ， 为 每 次 加 入 的 量 很 少 ， 须　 １铝 因 必

浇含有 钢筋 的构 件 ， 配筋 率越 高 ， 制越 大 ， 限 则产 生　

的 自应 力值 也越 高 ， 但也 并 不是成 正 比。而 有～ 最　

佳 的筋率 。 由于 抗 压强 度与 膨 胀率成 反 比 ， 而膨 胀　 率 又 与 限制 程度 成 反 比 ， 因此 限 制 大 ， 压 强度 越　 抗

高。 　

与 水 混合 后 ， 一起 注 入 水泥 搅 拌 均 匀 ， 允 许 直 接　 不

加 入水 泥搅 拌 。 　 （ 在 孔道 灌 浆 或 裂缝 修 补 前 ， ２） 必须 采 用压 力 　 水　 中洗孔道 或 缝隙 。压 力灌 浆 时 ， 必须 进行 到 看 见　

浓浆 出现 为止 。 　

使 用 的水 泥 必须 首 先 要保 证 有 足 够 的强度 和　

一

定 的膨 胀率 。从 表 １ 表 ２的实验 数据 可知 ， 胀　 、 膨

率 与水灰 比的大 小 、 加膨 胀 剂 的量 以及 抗压 强 度　 掺

有 直接 关 系。 　

（ ３）压 力灌 浆泵所 采 用 的压 力与 浆管 长 度 、 输　 送 介质 、 水灰 比等 因 素 有关 ， 必须 将 压 力调 整 到 一　 个适 宜 的压 力范 围。 　 （ 压 浆 过 程 中及 压 浆后 ４ ４） ８小 时 内 ， 构 混　 结 凝 土 的温度 不得 低于 ５（，否则 应 采取 保 温措 施 。 。 二 　

当气 温 高 于 ３ ℃ 时 ， 浆

不 宜 进 行 。 ５ 压 　 参 考文献 （ ） 略　

工 程 量 较 小 ， 强度 要 求 不 高 ， 胀 率 调 控 容　 且 膨

易， 一般 水 泥 量 使 用不 多 的项 目， 用铝 粉 膨 胀 剂　 采 水 泥 。例 如 ， 面 防水 、 下 防水 、 水 池 、 屋 地 贮 裂缝 修　

补 、 洞压 力灌 浆 、 孔 机械 设备 不 受力部 份 灌 浆 、 筋　 钢

（ ） 索 灌浆 保护 、 管道 接头 填 充和 防水 堵 漏等 。 由于　

铝 粉 作 膨 胀 剂 ， 根 据 使 用 环 境 、 件 、 工 现 场 浆　 可 条 施

体 的使用 量 多少 ， 场 配制 。 现 铝粉 先 与水 拌匀后 ， 再　 随水 加入 水泥 中， 混和 时搅 拌均 匀。对 于 浇筑 细 小　

的 裂缝 和 孔 洞 要 求采 用 压 力灌 浆 ，压 力 宜控 制在　

０． ～ ７ Ｐ 　 ５ ０． Ｍ ａ

对 于 使 用 微 膨 胀 水 泥 量 大 ， 强 度 要 求 有 稳 定　 且